基于單片機(jī)的智能空氣凈化器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 基于單片機(jī)的智能空氣凈化器的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄1引言 1 1 1 空氣凈化器發(fā)展史 2 2 課題主要任務(wù) 32系統(tǒng)方案 4 4 4 4 負(fù)離子空氣凈化器設(shè)備驅(qū)動(dòng)部分 5 聲光報(bào)警系統(tǒng)電路的驅(qū)動(dòng)部分 6 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 73系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 8 8 STC12C5A60S2單片機(jī)簡(jiǎn)介 8 STC12C5A60S2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8 QS01空氣質(zhì)量傳感器 10 QS01空氣質(zhì)量傳感器簡(jiǎn)介 10 QS01的結(jié)構(gòu) 10 紅外線控制 11 11 12 液晶屏顯示器 13 13 液晶顯示原理及分類 13 15 15 負(fù)離子發(fā)生器結(jié)構(gòu) 164 軟件設(shè)計(jì) 17 17 19 19 QS01傳感器工作設(shè)計(jì) 195 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 21結(jié)論 22附 錄 23參考文獻(xiàn) 36致 謝 3736天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)2015屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)1引言 隨著生活的日益發(fā)展，人們的生活水平日漸提高，同時(shí)也伴隨著很多問(wèn)題的產(chǎn)生，由于人們對(duì)工業(yè)發(fā)展做造成的負(fù)面影響預(yù)料不夠，預(yù)防不及時(shí)，造成了現(xiàn)在我們所要面臨的三大危機(jī)：資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)破壞。環(huán)境污染，如今重要的有大氣污染，土壤污染以及水體污染，每一個(gè)都與我們的生活息息相關(guān)，嚴(yán)重影響著我們的生活質(zhì)量，嚴(yán)重影響著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的政策，所以我國(guó)也非常重視對(duì)環(huán)境的改造與還原，讓我們重回一個(gè)沒(méi)有污染的綠色環(huán)境，但這是一個(gè)長(zhǎng)久的事情，俗話說(shuō)冰凍三尺非一日之寒，環(huán)境的優(yōu)化非一朝一夕可以完成的。生活中可以時(shí)時(shí)看到的污染就是大氣污染。，細(xì)顆粒物指環(huán)境空氣中直徑小于等于 微米的顆粒物。它能在空氣中懸浮較長(zhǎng)時(shí)間，其在空氣中含量濃度越高，則空氣污染越嚴(yán)重。，但它對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度等的影響不可忽視。與其他的大氣顆粒物相比，：粒徑小，面積大，活性強(qiáng)，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如，重金屬、微生物等），且在大氣中的停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)。根據(jù)這些特點(diǎn)看。如今我們的生活節(jié)奏變快，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來(lái)臨讓我們的生活更加方便，足不出戶便可知天下事，不出一門，天下事物皆可送來(lái)。這樣的生活節(jié)奏，讓我們?cè)诜浅ｉL(zhǎng)的時(shí)間處于一個(gè)半封閉的空間內(nèi)。雖然這樣的生活非常方便，但是在如今的空氣污染下，雖然我們不出去，但是顆粒污染依然無(wú)聲無(wú)息的發(fā)生在我們的身邊，無(wú)論是開(kāi)門關(guān)門的瞬間，或是外出回來(lái)，或是朋友走訪，都會(huì)在不知不覺(jué)間將污染顆粒帶到我們生活的空間，畢竟我們處于一個(gè)大的空間之中，地球！所以不可避免的會(huì)受到傷害。 如今大氣污染如此嚴(yán)重，我們要預(yù)防其的危害，預(yù)防的辦法除了減少工業(yè)污染，我們?cè)诩业臅r(shí)候也是可以做到的，：過(guò)濾法包括空調(diào)、加濕器、空氣清新器等，缺點(diǎn)是濾膜需要清洗或更換。水吸附法超聲霧化器、室內(nèi)水簾、水池、魚缸等，缺點(diǎn)是增加濕度。植物吸收法植物葉片具有較大的表面積，優(yōu)點(diǎn)是能產(chǎn)生有利氣體，缺點(diǎn)是吸收效率低，有些植物會(huì)產(chǎn)生有害氣體。 空氣凈化器發(fā)展史空氣凈化器起源于消防用途，1823年，約翰和查爾斯迪恩發(fā)明了一種新型煙霧防護(hù)裝置，為的是保護(hù)消防員進(jìn)行消防工作時(shí)免受煙霧的侵襲。1854年，一個(gè)名叫約翰斯滕豪斯的人在前輩發(fā)明的基礎(chǔ)上又取得新進(jìn)展：通過(guò)數(shù)次嘗試，他了解到向空氣過(guò)濾器中加入木炭可從空氣中過(guò)濾出有害和有毒氣體。第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)政府對(duì)放射性物質(zhì)開(kāi)始進(jìn)行研究，他們需要研制出能夠過(guò)濾出所有有害顆粒的方法，以保證室內(nèi)的空氣質(zhì)量與安全，使科學(xué)家可以呼吸，于是HEPA過(guò)濾器應(yīng)運(yùn)而生。在20世紀(jì)50、60年代，HEPA過(guò)濾器一度非常流行，很受防空洞設(shè)計(jì)和建設(shè)人員歡迎。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，空氣凈化的重點(diǎn)已經(jīng)向各種空氣凈化的多樣性轉(zhuǎn)變，如家庭空氣凈化器。過(guò)去的過(guò)濾器顯得非常單一，只能在去除空氣中的惡臭和有毒氣體方面有良好的功能，但對(duì)于霉菌孢子、病毒或細(xì)菌則明顯乏力，而新的家庭和寫字間用空氣凈化器，不僅能清潔空氣中的有毒氣體，還能凈化空氣，去除空氣中的細(xì)菌、病毒、灰塵、花粉、霉菌孢子等。現(xiàn)在，空氣凈化器針對(duì)不同的效果與環(huán)境有了不同的的設(shè)計(jì)制作方式，并且每一次技術(shù)的變革都為人們室內(nèi)空氣品質(zhì)的改善帶來(lái)顯著效果。而這一切目的只有一個(gè)：希望能凈化室內(nèi)空氣來(lái)提高人們的生活質(zhì)量。 本次開(kāi)發(fā)的空氣凈化器主要是：針對(duì)室內(nèi)空氣環(huán)境污染問(wèn)題嚴(yán)重，通過(guò)空氣質(zhì)量傳感器檢測(cè)室內(nèi)空氣環(huán)境質(zhì)量，采用了單片機(jī)為微處理器，對(duì)采集模塊輸入的信號(hào)進(jìn)行有效的分析處理，從而達(dá)到凈化室內(nèi)空氣，保持室內(nèi)空氣質(zhì)量，為室內(nèi)提供一個(gè)空氣潔凈的環(huán)境的目的。室內(nèi)氣凈化器使用方便、不受時(shí)間、空間的過(guò)多限制，可隨時(shí)凈化室內(nèi)空氣、清除有害氣體，具有較強(qiáng)的殺菌、凈化空氣、除異味等功能，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間在室內(nèi)的人們來(lái)說(shuō)，本空氣凈化器顯得尤為重要，它能使室內(nèi)環(huán)境空氣比外面更加清新和潔凈，有益于人們精神集中、心情舒暢，更有益于健康。 課題主要任務(wù)根據(jù)以上所述，以單片機(jī)為控制核心，接收到傳感器的信號(hào)為開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)空氣凈化裝置。空氣凈化裝置可以進(jìn)行靈敏度的調(diào)節(jié)，設(shè)置不同的質(zhì)量預(yù)警值，當(dāng)達(dá)到預(yù)警值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟工作模式，也可以在特定情況下，手動(dòng)開(kāi)啟凈化裝置，進(jìn)行空間內(nèi)的空氣凈化。主要研究工作有：以單片機(jī)為核心，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理與對(duì)設(shè)備的調(diào)試。QS01傳感器的應(yīng)用紅外控制裝置的應(yīng)用液晶屏顯示的應(yīng)用負(fù)離子空氣凈化器的應(yīng)用 2系統(tǒng)方案本課題設(shè)計(jì)由環(huán)境空氣檢測(cè)部分、A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分、人機(jī)界面顯示部分、繼電器電路驅(qū)動(dòng)部分以及報(bào)警電路驅(qū)動(dòng)部分，環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)通過(guò)QS01傳感器檢測(cè)設(shè)備空間的空氣質(zhì)量，根據(jù)環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)劣，傳感器的數(shù)據(jù)輸出端輸出響應(yīng)的線性模擬量電壓，傳感器DATA端輸出的檢測(cè)電壓信號(hào)直接傳輸給A/D數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0831，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片及外圍驅(qū)動(dòng)電路的搭建，使得芯片接收到的模擬量電壓信號(hào)通過(guò)芯片內(nèi)部的集成電路將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)可識(shí)別的純數(shù)字量信號(hào)，供單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)處理。通過(guò)單片機(jī)將傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)設(shè)報(bào)警值的對(duì)比，得到相應(yīng)的控制標(biāo)志位，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的IO口輸出高低電平，以實(shí)現(xiàn)外設(shè)繼電器電路的驅(qū)動(dòng)，控制負(fù)離子空氣凈化裝置和排風(fēng)換氣裝置的工作以及系統(tǒng)報(bào)警電路的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警。另外本設(shè)計(jì)為了體現(xiàn)系統(tǒng)的直觀性，系統(tǒng)中還通過(guò)LCD1602作為人機(jī)交互顯示界面，由于LCD1602的顯示功能驅(qū)動(dòng)采用并行接口方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不僅保證數(shù)據(jù)的傳輸速度，更保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖21所示。圖21系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本設(shè)計(jì)的環(huán)境空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器采用模擬量信號(hào)輸出的QS01傳感器，該傳感器的額定工作電壓為DC5V，即在引腳1和引腳3之間接5V的工作電壓，在引腳2接一個(gè)5K10K的偏壓電阻，調(diào)節(jié)傳感器電壓信號(hào)輸出的靈敏度，具體電路連接電路圖如圖22所示。為了保證QS01傳感器電壓信號(hào)輸出的穩(wěn)定和精確性，在模塊初次上電工作時(shí)需要10S左右的預(yù)熱時(shí)間，當(dāng)模塊處于正常工作狀態(tài)時(shí)，引腳1和3之間的電壓為加熱電壓。當(dāng)傳感器所處的環(huán)境空氣質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，傳感器引腳1和2之間的電阻會(huì)根據(jù)空氣質(zhì)量的變化進(jìn)行相應(yīng)的線性變化，隨之兩個(gè)引腳間的檢測(cè)電壓也會(huì)相應(yīng)變化，傳感器周圍的空氣質(zhì)量越差，及污染程度越高，則引腳2端的檢測(cè)電壓會(huì)升高，傳感器的檢測(cè)電壓通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0831進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量信號(hào)，以便于單片機(jī)進(jìn)行后續(xù)程序的運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量污染程度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。圖22 QS01傳感器電路原理圖 負(fù)離子空氣凈化器設(shè)備驅(qū)動(dòng)